Usporedba navigacije robotskog vakuuma: Lidar vs. kamera

Pozdrav svim čitateljima stranice robotvac.washerhouse.comU ovom članku usporedit ćemo dvije najtočnije vrste robotske vakuumske navigacije: navigaciju temeljenu na lidaru i navigaciju temeljenu na kameri. Ova vrsta navigacije obično se nalazi u modelima srednje i premium klase. To je zbog visoke cijene samih senzora. Neki brendovi koriste isključivo kamere u svojim vodećim modelima, dok drugi koriste isključivo lidar. Sada ćemo usporediti ova dva testirajući navigacijske sustave vrhunskih modela. iRobot Roomba i7+ I Roborock S5 MaxDakle, shvatimo što je bolje: lidar ili kamera za navigaciju.

Ukratko o navigaciji

Prvo ćemo ukratko pregledati što je precizna navigacija temeljena na lidaru i kameri te koje značajke imaju ova dva sustava.

Lidar u robotskim usisavačima montiran je na vrh tijela. To je svojevrsna "kupola" s rotirajućim laserskim daljinomjerom unutra, poznatim i kao LDS senzor.

Ovaj laserski daljinomjer rotira se za 360 stupnjeva velikom brzinom, skenirajući objekte oko sebe, izračunavajući udaljenosti do njih i stvarajući točnu kartu prostorije.

Prednosti ladara uključuju jednaku točnost navigacije na bilo kojoj razini osvjetljenja, tj. i danju i noću. Nadalje, tehnologija laserskog skeniranja je preciznija. Nedostaci uključuju češće kvarove ladara zbog rotirajućeg mehanizma, kao i probleme sa skeniranjem reflektirajućih površina. To može uključivati ​​zrcalna vrata ormarića u sobi ili kromirane noge stolica. Nadalje, najčešće robotski usisavači s lidarom Zbog kupole na vrhu dosežu visinu od 10 cm, pa je stoga upravljivost robota ispod namještaja lošija od one kod ravnih modela.

Kamera je, pak, vizualni navigacijski sustav. Karta prostorije izrađuje se očitavanjem i obradom slika s kamere. Skenira strop, snima više slika i koristi te podatke za izradu tlocrta prostorija.

Navigacija temeljena na kameri pouzdanija je u smislu izdržljivosti kamere i nešto je jeftinija. Nadalje, kamera ne povećava visinu robotskog usisavača; neki modeli visoki su samo 7-8 cm, što robotu omogućuje navigaciju ispod niskog namještaja.

Nedostaci vizualne navigacije: u uvjetima slabog osvjetljenja ili slabo osvijetljenih područja, kamera jednostavno "zaslijepi". Nadalje, točnost vizualne navigacije uvijek je inferiorna laserskom skeniranju, posebno ako na stropu nedostaju ključni vizualni znakovi koje robot može koristiti.

Zatim ćemo usporediti tehnologiju lidara i kamere pod identičnim stvarnim uvjetima kako bismo vidjeli koja vrsta navigacije pomaže robotskim usisavačima da bolje rade.

Usporedba br. 1 – Uvodna vožnja

Kako bismo što objektivnije testirali navigaciju robota, u ispitnoj sobi smo stvorili nekoliko prepreka, i to:

1. Ugradili smo vrata ormara sa ogledalom.
2. Stvorili smo zamračeno područje između zida i sofe.
3. Postavili smo stolicu, dječje igračke i kutiju kao prepreke na putu robota. Također smo kutiji dodali uteg kako bismo spriječili pomicanje čak i kada je robot lagano dodirne.

Sam test je prikazan u videu, preporučujemo da ga pogledate:

Kao rezultat toga, ispostavilo se da:

1. iRobot Roomba i7+ lagano je pomicao sve predmete na svom putu, čisteći samo oko jedne noge stolice, te je u osnovi prekrio cijelo dostupno područje, čak i dvaput na nekim mjestima. Robotu je trebalo nešto više od 10 minuta da završi svoj uvodni test. Ovaj put, robot se bez problema kretao po zamračenom području između zida i sofe, ali tijekom jednog testa, malo se zbunio u mraku.
2. Roborock S5 Max, s navigacijom temeljenom na lidaru, puno je nježniji prema predmetima, udarajući samo u jednu igračku. Također je obišao svaku nogu stolice i dvaput prekrio cijelo dostupno područje, dijeleći sobu na zone. Nije imao problema s navigacijom u mraku, ali robotski usisavač identificirao je vrata sa zrcalima kao produžetak sobe, kojem nije mogao pristupiti. Međutim, to nije utjecalo na učinkovitost čišćenja cijelog dostupnog područja; jednostavno je stvorio nepostojeći dio karte. Robot nije sam udario u zrcalo i pokušao je navigirati kroz njega. Uvodna vožnja trajala je 19 minuta, ali robot je stvorio točniju kartu.

Usporedba br. 2 – Kretanje sa spremljenom kartom

Sada pogledajmo kako se mijenja algoritam kretanja robota nakon što su izgradili kartu sobe i spremili je u memoriju. Također smo dodali mogućnost postavljanja zabranjenih zona na kartu; dodavat ćemo jednu zonu odjednom i testirati kako roboti reagiraju na njih. Sve je jasno prikazano u gornjem videu.

iRobot Roomba i7+ čisti zonu po zonu u serpentinskom uzorku. Nije čistio oko nogu stolice, nije imao problema s navigacijom u tamnom području i prepoznao je zabranjenu zonu bez ulaska u nju. Jedno čišćenje trajalo je oko 12 minuta.

Što se tiče Roborocka S5 Max, algoritam kretanja se promijenio. Robot se prvo kretao po cijelom dostupnom području duž perimetra, a zatim je počeo čistiti jednim, zmijolikim pokretom. Čistio je oko svih nogu stolice, jedva dodirujući prepreke i izbjegavajući ograničeno područje.

Još jedno zapažanje: iRobot Roomba i7+ je napravio samo jednosmjerni prolazak iza sofe, dok je Roborock S5 Max napravio dva prolaska naprijed-natrag unutar istog područja, što znači da je temeljitije očistio uže područje. Nakon toga, robot je napravio drugi prolazak preko cijelog područja i vratio se u svoju bazu. Trebalo je nešto više od 18 minuta, ali opet je pokrio veće područje.

Usporedba br. 3 – Orijentacija u prostoru s više prostorija

I na kraju, htio bih usporediti kako robotski usisavači temeljeni na lidaru i kameri mapiraju cijelu kuću i koliko im je vremena potrebno za čišćenje tog područja. U našem slučaju, to je pet soba ukupne površine oko 40 četvornih metara. Efektivna površina čišćenja je oko 35 četvornih metara.

iRobotova kamera izračunala je površinu od 27 četvornih metara, iako je stvarna površina približno 35 četvornih metara. Međutim, točnost izračuna je visoka, a geometrija odgovara stvarnom kućnom okruženju. Robot čisti ovo područje u jednom prolazu za približno 50-55 minuta, zaustavljajući se na posebno prljavim područjima koje detektira njegov optički senzor.

Roborockov lidar stvorio je sobu s istom geometrijom, ali je preciznije izračunao površinu, na 34 četvorna metra, što je gotovo identično stvarnoj površini. Nadalje, za čišćenje cijelog područja trebalo mu je samo 31 minuta, što je znatno brže.

U konačnici, lidar stvara precizniju kartu i omogućuje brži prolazak cijelog dostupnog područja ako postoji više prostorija. Nadalje, robot opremljen lidarom u našem slučaju temeljitije je prošao kroz problematična područja, poput područja između nogu stolice i uskog, zamračenog prostora iza sofe. Roboti opremljeni lidarom također ostvaruju mekši kontakt s predmetima, zbog čega rjeđe udaraju u branike.

Usput, važno je napomenuti da nakon nekoliko prolaza robot s kamerom, posebno ako ga uključite u različito doba dana s različitim razinama osvjetljenja u prostorijama, navigacijski uzorak robota će se automatski razviti, pa čak i noću, moći će pokriti cijelo dostupno područje bez ostavljanja neočišćenih područja. Dakle, iRobot Roomba i7+ može imati problema s navigacijom u slabo osvijetljenim područjima samo tijekom probne vožnje. Ovaj će se problem riješiti kasnije.

Ukratko, sumirajmo

Zaključno, istaknimo značajke robotskih usisavača s preciznom navigacijom temeljenom na lidaru i kameri.

U svakom slučaju, obje vrste navigacije omogućuju precizno mapiranje prostorije i maksimiziraju učinkovitost robotskog čišćenja. Uspoređivani roboti mogu pohraniti više mapa čišćenja u svoju memoriju, što je korisno za dvokatnice. Također podržavaju čišćenje nakon punjenja, zoniranje prostorija za planirano čišćenje soba po soba i mogućnost postavljanja zabranjenih i zona čišćenja na karti.

Istovremeno, lidar stvara precizniju kartu, pa brže čisti i ostavlja minimalno propuštenih područja. Kao što vidite, nema kritičnog problema pri radu sa zrcalom. U svakom slučaju, postoje načini za izbjegavanje netočnog mapiranja, poput nanošenja zaštitne folije na zrcalo na razini lidara kako bi se spriječilo odbijanje nevidljivih infracrvenih zraka senzora.

Što se tiče izdržljivosti samog laserskog daljinomjera, visokokvalitetni roboti, poput Roborocka, opremljeni su pouzdanim lidarom, tako da će dugo trajati. Međutim, nitko ne odgovara za nepoznate kineske robote, a u tim slučajevima postoji mogućnost da navigacijski sustav ranije zakaže. I ne zaboravite na visinu; tanki roboti s lidarom nisu dostupni, tako da je to vjerojatno jedini značajan nedostatak.

Točnost mapiranja kamere je nešto lošija, posebno na većim površinama od 100 četvornih metara i više. Ovi roboti također imaju tendenciju sporijeg čišćenja. Međutim, manja je vjerojatnost kvara kamere i ne ometa visinu robota. Problemi s orijentacijom pri slabom osvjetljenju mogu se pojaviti tijekom upoznavanja s modelima ili u modelima gdje je kamera više lutka nego pravi navigacijski uređaj.

Dakle, rekao bih da su robotski usisavači s lidarom bolji u navigaciji, ali ne toliko da ne bih trebao razmotriti modele s kamerama. Sve je individualno i uvelike ovisi o robotskom usisavaču koji odaberete.

U svakom slučaju, u 2020. godini najbolji navigacijski sustav je kombinirani sustav lidara i kamere. Usporedbu lidara i lidar+kamere možete vidjeti u našem videu:

To je sve od mene. Sretna kupovina svima!